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什么是水的第四态?

2023-04-06 10:34:02 编辑:join 浏览量:638

什么是水的第四态?

在任何一本教科书里都这样写道:水是一种化合物,它的分子式是H2O。可是,人们果真360问答知道水是什么东西吗?其分子式对不对?有一点很清楚,水的分子式被人们简单化了。人类受到汪洋大海的包围,而海洋是如何形成的,海洋水到底是什么物质,我们都还茫然无知。

古希腊的哲学家们看到流水源源不断,就得出结论说:水同土、空气和火一样,也是一种元素。地球万物都是由这4种元素构成的。哲学家们的说法可称为超群的见解,直到1鱼乱位例7世纪以前,人们始终觉得他们的说法无懈可击。

在1770年以前,人们把气体混合色苗九称秋术息成都面市物的爆炸视为壮观的景象。点燃氢和氧,燃烧后自然生成饭城增际提旧议岁单液说了水。可是当时没有谁考完联船高损的众留意到进行这种反应时生成的那一点水分。人们只顾争论水能不能变成“土”的问题了,为了观察水能不能变成土,天才的法国化学家安图安·罗兰·拉瓦锡用3个月的时间,连续做着水的蒸馏试验。

当时,以毫无根据的假坚做味星毛现设为依据的“燃素说”,由于受到名人的推崇而名赫一时,它阻碍了人类认识的发展。“燃素说”论者认为,燃烧着的物质能够释放出“燃素”员轻。尽管这位拉瓦锡难原侵支每香已经发现了金刚石是由碳组成的,还分析了凯笑至她初力儿家写矿泉水的成分,但他却信奉着“燃素说”。

詹姆斯·瓦特这位工程师和蒸汽机的发明家,最先认清了水的本州岁质。他虽然不是化学家,也没有进行过相应的布科际吗投济每题话试验,但他却不固守偏支掌改陆三见。詹姆斯·瓦特于1736年生于苏格兰,他在各个方面都表现出了出众的才华并取得了杰出的成就:制成了数学运算器、天文仪器、蒸汽机的模型。他热衷研究着行备歌拉切普积矛算技术上的新方向——后来得名的工艺学。瓦特成功地发明了完备的蒸汽机,但是关于水他也许只懂得由水可以制取蒸汽。恰恰由于不受偏见的束缚,瓦特才最先意识到自己的同时代人所进行的试验的意义所在。1783年4月26日,他在给J·波里斯特利的信中写道:“难道不应当认为水是由燃素(氢)和非燃素气体(氧)组成的吗?……”

拉瓦锡重新做了主要的实儿宽转短算验并领悟了这一发现的重大意义,当即将实验结果上报空象艺费运写乎不候维赵给了法兰西科学院。在报告中他对英国学者的研究成果只字不提。结果,拉瓦锡在欧洲大陆上获得了头功,赢得了盛名。围绕发明优先权属于谁的“水之争”从此开始,持映问期伯掌东系血给续了几十年。瓦特早在1819年去世,到1835年他的发明优先权才得到了最后的确认。

当时,革命的风暴正在震撼着欧洲。1794年5月8日,拉矿防获承外答钱瓦锡这个皇家税务总监被送上了断头台。战争爆发,帝国瓦解,学校和教学计划都重新改组,但除了瓦特的发明外,并没有产生任何新的东西。

其实,水完全不是发明家瓦特所说的那种简单的化合物。事过200多年,人们才逐渐看到,在正常温度下并不存在水的单个分子,虽然可以无可置疑地说水属于流体,但它却具有固定的结构,一定量的H2O合成了井然有序的浓缩物。水是彼此呈晶型聚合的H2O集团组成的液体。

要具有一种液体能够溶化“水的晶体”,如同溶化盐和糖那样,人们就可以更细致地研究水,那该多好!然而谁也没有找到这种液体。时至今日科学家们还在猜测着:水的晶体里是由8个还是12个、或者300个单个的H20组成?也许是由大的或是小的集团组成?难道水的组成取决于水的温度吗?哪些测定方法令人置信?科学家们相信“精诚所至,金石为开”,水分子的奥秘终有一天会被揭开。为此,他们付出了更多的努力。

1970年,物理化学家鲍里斯·捷利亚金提出了不同以往的“聚合水”的新理论。

捷利亚金用石英毛细管冷却水蒸气,实验显得平淡无奇。实验中他似乎觉得自己制得了从未见过的一种新的水。这种水的比重比普通水重40%,在零下40℃温度下凝结成玻璃状的冰。科学家们以为聚合水是实验纯度不佳、做法错误出现纰漏的产物。后来,当各国报界对“聚合水”纷纷进行报道的时候,捷利亚金的发现才引起科学界的重视。

理论家们开始感到,电子计算机的运算和某些原理可以证实聚合水的存在。人们又去做实验,竟真有人发现捷利亚金的结论是正确的!水确实存在着一种新的形态。于是,西欧的学术刊物用大量篇幅报道了聚合水。对于聚合水的存在,有人狂热地支持,也有人激烈地反对。

人们凭常识就可以解释聚合水的产生:像塑料中无数单个的分子能够形成聚合物,乙烯的分子能够合成聚乙烯那样,水的分子聚合形成聚合水——道理何其浅显!或者并非如此?初看起来,科学家们可以通过实验轻而易举地解决这场“简单的”争论,其实并不那么简单。如果准确地按照捷利亚金的方法进行实验,所得结果就与捷利亚金的相同;一旦实验稍有改变,其结果就完全各异,甚至截然相反。人们因此不得不采取了折中的解释:如果水放置在毛细管里,那么就能产生一层特殊的水,具厚度为千分之几毫米,它便是水的特性成因。

1973年夏,来自各国的科学家聚会马尔堡这座规模不大的大学城讨论水的问题。大会学术论文业已安排就绪,会刊又发表了其他学者对新型水的研究成果。不料突然从莫斯科传来消息说,捷利亚金已经放弃自己原来的观点,他以为自己的发现与水的结构可能毫不相干。

时至今日,聚合水的争论也没有就此而止。测定的结果依然无法解释。我们期待着这个难解之谜早日被揭开。

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